摘要: 近几年多无人机编队飞行技术得到广泛的研究，无人机编队飞行相比单架无人机有很多好处，比如可以更精确的定位，合理的队形也可以加大无人机的续航能力。近年来多智能体一致性理论也发展飞快，多无人机的队形保持是编队控制的首要问题，还有当无人机... 展开 近几年多无人机编队飞行技术得到广泛的研究，无人机编队飞行相比单架无人机有很多好处，比如可以更精确的定位，合理的队形也可以加大无人机的续航能力。近年来多智能体一致性理论也发展飞快，多无人机的队形保持是编队控制的首要问题，还有当无人机数量增多时无人机群体的避碰是群体运动的首要问题，所以本文基于一致性理论研究无人机编队的队形保持问题，还有利用人工势场法对无人机群体的避碰问题进行了研究。 本文首先研究了多无人机队形控制问题，将无人机的非线性运动方程反馈线性化为双积分系统，将无人机的信息交互方式建模为图论中的拓扑图，采用虚拟结构法来控制队形，以无人机的速度还有根据无人机的当前位置和相对编队参考点的向量差计算出的位置为协同变量，在速度信息和位置信息都存在时变时滞的情况下，设计了编队队形保持控制算法使虚拟领导者在给定的航线上飞行，其他无人机能够根据设计的一致性算法形成给定的几何队形并跟随虚拟领航者飞行，并给出了系统一致性稳定所允许的时延上界。同时也对领航者速度不可测情况下的队形保持算法进行了研究，各架无人机通过邻域内无人机的位置信息估计出领航者的速度再通过所设计的控制算法实现了编队的飞行，最后给出了控制算法稳定的充分条件。 其次研究了无人机群体防碰撞问题，通过在无人机机间引入斥力场和引力场，无人机和障碍物之间引入斥力场，设计了带有碰撞预测的无人机群体避障控制算法并证明了该算法能有效的实现机间避碰和躲避障碍物，而且与无碰撞预测的算法相比可以有效降低因避障所绕行的距离。虽然一致性算法在两架无人机相互靠近时有分离作用，但是分离速度较慢，编队可能发生碰撞，所以最后结合人工势场法实现了无人机机群的队形控制与防碰撞的协同控制，结合后的控制算法当势能为零时编队通过一致性算法来实现队形保持，而当无人机的机间距离小于一定值斥力场使其远离，当无人机之间距离较大时引力场使其靠近，当无人机检测到障碍物后斥力场使无人机可以顺利躲避障碍物。 收起